DE4213564A1 - Kühlvorrichtung, insbesondere Kühlbox oder Kühlschrank zum Einbau in Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, die insbesondere zum Einbau in Fahrzeuge als Kühlbox oder Kühlschrank bestimmt ist.

Bei Kühlvorrichtungen wird angestrebt, eine wirkungsvolle Kühlung des Kühlguts auf effektive Weise unter guter Ausnutzung der zugeführten Energie zu erreichen. Dem kommt in Fahrzeu­ gen besondere Bedeutung zu, wo die Kühlvorrichtung in der Regel aus der Lichtmaschine und/oder der bordeigenen Batterie gespeist werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, welche die vor­ stehend skizzierten Bedürfnisse auf besonders wirkungsvolle und gleichwohl relativ einfache Weise erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kühlvorrichtung, insbesondere Kühl­ box oder Kühlschrank zum Einbau in Fahrzeuge, mit einem Kälteerzeuger, der mindestens ei­ nen ersten Wärmeaustauscher (Verdampfer) zum Verdampfen eines Kältemittels aufweist, dem ein zweiter Wärmeaustauscher (Kondensator) zum Kondensieren des in einem Kreislauf ge­ führten Kältemittels zugeordnet ist, wobei der Verdampfer in einem Kühlluftkreislauf für einen den Kühlraum durchströmenden Kühlluftstrom liegt, wobei der Kondensator zwecks Abfuhr von Wärme extern angeordnet und luft- oder flüssigkeitsgekühlt ist, und wobei dem Verdamp­ fer mindestens ein gleichfalls in dem Kühlluftkreis liegendes Gebläse zugeordnet ist, das für ei­ ne dynamische Zwangsförderung von Kühlluft in dem Kühlluftkreislauf sorgt.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der Kühlvorrichtung nach der Erfindung erfolgt die Kälteerzeugung nach dem bekannten Prinzip eines Kältekreislaufprozesses. Gasförmiges Kältemittel wird durch einen Kompressor herkömmlicher Bauart vom Verdampfer über eine Saugleitung angesaugt, die im Querschnitt dem jeweiligen Leistungsbedarf des Kühlkreislaufs angepaßt ist. Das gasförmige Kältemittel wird mittels des Verdichters auf ein wesentlich höheres Druckniveau und dadurch bedingt auch auf ein höheres Temperaturniveau komprimiert, wobei das jeweilige Druck- und Temperatur­ niveau je nach dem eingesetzten Kältemittel unterschiedlich hoch liegen können. Das auf ho­ hem Druck- und Temperaturniveau liegende, noch gasförmige Kältemittel wird dann über eine Druckgasleitung, deren Querschnitt ebenfalls dem jeweiligen Leistungsbedarf des Kühlkreislau­ fes angepaßt ist, zu dem wärmeabführenden Wärmeaustauscher (Kondensator) geführt, der luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein kann. Dort wird das Kältemittel auf ein möglichst niedriges Temperaturniveau abgekühlt. Es ändert dabei seinen Aggregatzustand vom gasförmigen zum flüssigen Medium, während der Druck gleich bleibt. Das nunmehr flüssige Kältemittel wird unter hohem Druck über ein Expansionsventil (mechanisch, elektronisch, thermostatisch) oder eine Kapillarleitung in den Verdampfer eingespritzt. Im Verdampfer nimmt das Kältemittel über thermisch hochleitfähige, in der Regel metallische Lamellen, Rohre und/oder Körper ab­ zuführende Wärme aus der Luft auf, die über den Verdampfer mittels eines Gebläses zwangsgefördert wird. Das Kältemittel verändert dabei mit zunehmender Temperatur seinen Aggre­ gatzustand erneut vom flüssigen in den gasförmigen Zustand.

Bei dem die Kühlraumluft über den Verdampfer leitenden Gebläse kann es sich insbesondere um ein Axial- oder ein Radial-Gebläse handeln, das in Strömungsrichtung vor oder nach dem Verdampfer angeordnet sein kann. Die Anordnung des Verdampfers und des Gebläses richtet sich nach den jeweiligen baulichen bzw. räumlichen Verhältnissen. Ein Querstromlüfter erlaubt es, einen Durchströmungskörper großer Länge jedoch geometrisch kleinen Durchmessers zu verwenden, um auf diese Weise eine relativ kleine Luftgeschwindigkeit über die gesamte Verdampferfläche und auf der Gebläseaustrittsseite zum Kühlraum hin aufrechtzuerhalten. Ein ra­ dialer Hochleistungslüfter beansprucht einen geometrisch kleineren Einbauraum, gestattet es aber aufgrund einer hohen Luftaustrittsgeschwindigkeit, eine größere Wurfweite an der Luft­ austrittsseite zu erzielen.

Der Verdampfer und das Gebläse können zweckmäßig zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein, und sie lassen sich im Kopf, im Deckel, in der Rückwand, einer Seitenwand, im Boden oder einer Tür des Kühlraums einbauen. Zur Erzielung einer besonders wirkungsvollen Luft­ durchflutung des Kühlraums weist der Kühlluftkreislauf vorzugsweise einen Luftschacht auf, in dem Kühlluft in hochsteigender Richtung geführt ist und der in einer Seiten- und/oder Rück­ wand oder einer Tür des Kühlraums ausgebildet ist. Dieser Luftschacht ist zweckmäßig an sei­ nem unteren Ende mit einer mit der Kühlraumunterseite in Verbindung stehenden Ansaugöff­ nung und an seinem oberen Ende mit einer Auslaßöffnung versehen, die mit dem Verdampfer bzw. einem in Strömungsrichtung vor dem Verdampfer sitzenden Gebläse in Strömungsverbin­ dung steht. Die Ansaugöffnung kann mit einem Gitter oder einer Lochung versehen sein. Die Auslaßöffnung am oberen Ende des Luftschachts ist dem Verdampfer-Ansaugquerschnitt an­ gepaßt. Kühlraumluft wird mittels des im System eingebauten Gebläses (Ventilators) dyna­ misch angesaugt, über den Verdampfer geführt und nach dem Verdampfer oder Gebläse über einen dem Kühlraum und der Luftmenge angepaßten Austrittsquerschnitt vorzugsweise von oben wieder in den Kühlraum eingeleitet, um dann das zu kühlende Gut zu umströmen. Der über den Verdampfer gesaugten Luft wird hierbei Wärme entzogen. Diese Wärme wird über das Kältemittel in der vorstehend skizzierten Weise nach außen abgeführt. Der Verdampfer und das Gebläse können gleichfalls in einem Luftschacht sitzen.

Die Temperatur des Kühlraums kann mittels eines mechanischen oder elektrischen Thermosta­ ten wirksam auf einer gewünschten, zweckmäßigerweise einstellbaren Temperatur gehalten werden. Die Wände und Türen des Kühlraums oder der Kühlbox sind vorteilhaft in Sandwich- Bauweise ausgelegt, wobei zweckmäßig eine Innen- und eine Außenwand und ein dazwischen eingebrachter Isolationsmantel vorgesehen sind. Der Isolationsmantel kann beispielsweise aus Polyurethan-Hartschaum bestehen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen nä­ her erläutert. Er zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Umluft-Kühlbox nach der Erfindung, wobei der Verdampfer und das Gebläse im Kopfteil der Kühlbox untergebracht sind,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Kühlbox, wobei dem Verdampfer ein Hochleistungsgebläse nachgeordnet ist,

Fig. 3 einen Teilschnitt einer Umluft-Kühlbox ähnlich Fig. 2, bei welcher das Gebläse als Querstromlüfter ausgebildet ist, der in Strömungsrichtung hinter dem Verdampfer sitzt,

Fig. 4 einen Schnitt durch den oberen Teil einer Umluftkühlbox, bei welcher Verdampfer und Gebläse in dem mit einem aufklappbaren Deckel versehenen Kopfteil der Kühl­ box angeordnet sind,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Umluft-Kühlbox nach der Erfindung mit im Bereich der Rückwand oder Seitenwand angeordneter Ver­ dampfer/Gebläse-Einheit,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine Umluft-Kühlbox mit an der Bodenseite angeordneter Verdampfer/Gebläse-Einheit,

Fig. 7 bis 10 Alternativen der gegenseitigen Zuordnung von Gebläse und Verdampfer sowie der Gebläseausbildung und

Fig. 11 und 12 schematisch eine Seitenansicht und eine Stirnansicht eines für die erfin­ dungsgemäße Kühlvorrichtung geeigneten Verdampfers.

Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Umluft-Kühlbox weist einen Korpus 1 und eine Tür 2 auf. Zwischen die einander zugewendeten Stirnflächen von Korpus und Tür ist eine Türdichtung 3 eingesetzt. Im Kopfteil 4 der Kühlbox sind ein Verdampfer 5 und ein Gebläse 6 in Form eines Hochleistungslüfters untergebracht, wobei das Gebläse 6 in Strömungsrichtung des bei 7 ange­ deuteten Kühlluftstroms hinter dem Verdampfer 5 sitzt. Die Auslaßseite des Verdampfers 5 und die Saugseite des Gebläses 6 sind über eine Luftführung 8 untereinander verbunden. Der aus dem Gebläse 6 austretende Kaltluftstrom 7 gelangt in den nicht näher veranschaulichten Kühlraum 9. Aus dem Kühlraum 9 wird Luft über das untere Ende eines Rückluftschachts 10 angesaugt, der bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel in der Tür 2 ausgebildet ist. Ge­ genüber dem Kopfteil 4 und dem Kühlraum 9 ist der Luftschacht 10 mittels einer Trennplatte 11 abgetrennt. Das obere Ende des Rückluftschachts 10 steht in unmittelbarer Strömungsver­ bindung mit der Einlaßseite des Verdampfes 5. Über dem Verdampfer 5 sitzt ein nur schema­ tisch dargestelltes elektronisches Bedienteil 12.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird der Kopfraum 14 der Umluftkühl­ box von dem Kühlraum 9 durch eine Service-Abdeckung 15 abgetrennt, die zusammen mit der Oberseite des Kopfraums 14 zugleich eine Luftführung bildet, welche die Auslaßseite des Ver­ dampfers 5 mit der Saugseite des Gebläses 6 verbindet.

Die in Fig. 3 dargestellte Umluft-Kühlbox unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 dadurch, daß das Gebläse 6 als Querstromlüfter ausgebildet ist, dessen Durchströ­ mungskörper sich zwischen zwei Luftleitkörpern 16 und 17 dreht. Die Service-Abdeckung 15 läßt an der Austrittsseite der von der Abdeckung 15 und der Oberseite des Kopfraums 14 be­ grenzten Luftführung einen Auslaß 18 frei, durch den hindurch die von dem Gebläse 6 zwangsgeförderte Kühlluft von dem Kopfraum 14 in den Kühlraum 9 übertritt.

Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform der Umluft-Kühlbox ist an einem Kühl­ boxkörper 20 über ein Deckelscharnier 21 ein Deckel 22 angelenkt, der bei geschlossener Kühlbox eine Zugangsöffnung im oberen vorderen Teil der Box verschließt. Teil des Deckels 22 ist eine Abdeckung 23, die bei geschlossenem Deckel 22 eine Verlängerung der Service- Abdeckung 15 bildet. Die Abdeckung 23 begrenzt zusammen mit der Innenseite des Deckels 22 einen Deckel-Luftschacht 24, über den vom Kühlraum 9 angesaugte Rückluft der Verdamp­ fer/Gebläse-Anordnung 5, 6 zugeführt wird. Aus dem Gebläse 6 austretende Luft gelangt über den Auslaß 28 als Zuluft in den Kühlraum 9.

Im Falle der Umluft-Kühlbox gemäß Fig. 5 sitzen der Verdampfer 5 und das Gebläse 6 in ei­ nem Luftschacht 25, der von der Rückwand der Kühlbox und der Service-Abdeckung 15 be­ grenzt wird. Zuluft zum Kühlraum 9 tritt am unteren Ende des Luftschachts 25 aus. Aus dem Kühlraum 9 wird Rückluft am oberen Ende des Luftschachts 25 mittels des Gebläses 6 ange­ saugt.

Bei der weiter abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 6 bildet die Service-Abdeckung 15 den Boden des Kühlraums 9. Der Verdampfer 5 und das Gebläse 6 sitzen in einem Raum, der oben von der Abdeckung 15 und unten von dem Boden der Kühlbox begrenzt wird.

Entsprechend der schematischen Darstellung der Fig. 7 und 8 kann als Gebläse 6 ein Querstromlüfter vorgesehen sein, der in Luftströmungsrichtung nach (Fig. 7) oder vor (Fig. 8) dem Verdampfer 5 sitzt. Die Fig. 9 und 10 zeigen entsprechende Varianten, bei denen das Gebläse 6 als Hochleistungs-Radialgebläse ausgelegt ist, das wiederum nach (Fig. 9) oder vor (Fig. 10) dem Verdampfer 5 sitzen kann.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Verdampfers 5. Dabei sind auf Rohre 26 Lamellen 27 aufgesetzt. Die Rohre und die Lamellen sind aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt. Beispielsweise können die Rohre 26 aus Kupfer oder einer Kup­ ferlegierung und die Lamellen 27 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Kältemittel tritt in den Verdampfer 5 über ein Kapillarrohr 28 ein, das als Drosselorgan zum Entspannen des flüssigen Kältemittels dient. Gasförmiges Kältemittel verläßt den Verdampfer 5 über eine Saugleitung 29.

Das vorstehend erläuterte Kühlboxprinzip läßt sich ohne weiteres auch bei Kühlvorrichtungen anwenden, wie sie in der DE 40 31 029 A1 erläutert sind, d. h. Kühlvorrichtungen zum Einbau in Kraftfahrzeuge, bei denen der Kälteerzeuger mit einer Aufnahmekammer in Wirkungsver­ bindung steht, die ebenso wie der Kälteerzeuger selbst zur festen Montage im Fahrzeug ausge­ legt ist, während der Kühlraum in einer transportablen Kühlbox ausgebildet ist, die mit dem Kälteerzeuger in lösbarer Verbindung steht und die aus der Aufnahmekammer beliebig heraus­ genommen bzw. in die Aufnahmekammer beliebig eingesetzt werden kann. Dafür ist die Kühl­ vorrichtung in einen den Kälteerzeuger einschließlich Gebläse umfassenden Teil und einen da­ von abziehbaren Teil zu trennen, der den Aufnahmeraum für das Kühlgut beinhaltet.

Claims (15)

1. Kühlvorrichtung, insbesondere Kühlbox oder Kühlschrank zum Einbau in Fahrzeuge, mit einem Kälteerzeuger, der mindestens einen ersten Wärmeaustauscher (Verdampfer) zum Verdampfen eines Kältemittels aufweist, dem ein zweiter Wärmeaustauscher (Kondensator) zum Kondensieren des in einem Kreislauf geführten Kältemittels zuge­ ordnet ist, wobei der Verdampfer in einem Kühlluftkreislauf für einen den Kühlraum durchströmenden Kühlluftstrom liegt, wobei der Kondensator zwecks Abfuhr von Wärme extern angeordnet und luft- oder flüssigkeitsgekühlt ist, und wobei dem Ver­ dampfer mindestens ein gleichfalls in dem Kühlluftkreislauf liegendes Gebläse zugeordnet ist, das für eine dynamische Zwangsführung von Kühlluft in dem Kühlluftkreislauf sorgt.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse in Strö­ mungsrichtung vor dem Verdampfer sitzt.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse in Strö­ mungsrichtung nach dem Verdampfer sitzt.

4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse als Axialgebläse, insbesondere Querstromlüfter, ausgebildet ist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse als Radialgebläse ausgebildet ist.

6. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftkreislauf einen Luftschacht aufweist, in dem Kühlluft in hochsteigender Richtung geführt ist und der in einer Seiten- und/oder Rückwand oder einer Tür des Kühlraums ausgebildet ist.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftschacht an sei­ nem unteren Ende eine mit der Kühlraumunterseite in Verbindung stehende Ansaugöff­ nung aufweist und an seinem oberen Ende über eine Auslaßöffnung mit dem Verdampfer bzw. einem in Strömungsrichtung vor dem Verdampfer sitzenden Gebläse in Strömungs­ verbindung steht.

8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer und das Gebläse zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

9. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer und das Gebläse im Kopf, im Deckel, in der Rückwand, einer Sei­ tenwand, am Boden oder in einer Tür des Kühlraums eingebaut sind.

10. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer und das Gebläse in einen Luftschacht eingebaut sind, der im Bereich des Kopfes, des Deckels, der Rückwand, einer Seitenwand, des Bodens oder der Tür des Kühlraums angeordnet ist.

11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der das Gebläse und den Verdampfer aufnehmende Luftschacht eingangs- und ausgangsseitig mit dem Kühl­ raum in Strömungsverbindung steht.

12. Kühlvorrichtung nach Ansprüchen 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ge­ bläse und den Verdampfer aufnehmende Luftschacht eingangsseitig mit dem Kühlluft in hochsteigender Richtung führenden Luftschacht und ausgangsseitig mit dem Kühlraum in Strömungsverbindung steht.

13. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Verdampfer eine Tropfwanne zum Auffangen von Kondenswasser mon­ tiert ist und die Tropfwanne mit Kondenswasseranschlüssen und -leitungen zum Abfüh­ ren von Kondenswasser zur Außenseite der Kühlvorrichtung versehen ist.

14. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände und die Tür des Kühlraums in Sandwich-Bauweise ausgebildet sind.

15. Kühlvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände und die Tür des Kühlraums eine Innen- und eine Außenwand und einen dazwischen eingebrachten Isolationsmantel, z. B. aus Polyurethan-Hartschaum, aufweisen.